(57)【要約】【課題】  本発明は、耐熱性・長期信頼性に優れるポリイミド系樹脂の内部に様々なコア径を有する光導波路およびその製造方法を提供する。【解決手段】  ポリイミド系樹脂の内部におけるレーザーパルスの集光照射位置を、カルバノスキャナーを用いて連続的に変化させ、レーザーパルスの集光照射により屈折率変化した部分を形成させることにより、耐熱性・長期信頼性に優れるポリイミド系樹脂の内部に様々なコア径を有する光導波路を製造することができる。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリイミド系樹脂の内部におけるレーザーパルスの集光照射位置を、カルバノスキャナーを用いて連続的に変化させ、レーザーパルスの集光照射により屈折率変化した部分を形成させてなる光導波路。
【請求項２】
前記レーザーパルスの平均出力が０．０１Ｗ〜３０Ｗ、パルス幅が１０フェムト秒〜５００ピコ秒であることを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項３】
前記レーザーパルスの繰返し周波数が１０ＭＨｚ〜８００ＭＨｚであることを特徴とする請求項１乃至２記載の光導波路。
【請求項４】
前記ポリイミド系樹脂が、フッ素原子を含有することを特徴とする請求項１乃至３記載の光導波路。
【請求項５】
前記ポリイミド系樹脂の波長８５０ｎｍにおける伝搬損失が１ｄＢ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４記載の光導波路。
【請求項６】
該光導波路の屈折率変化部分の断面の短軸径が１０μｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５記載の光導波路。
【請求項７】
ポリイミド系樹脂の内部におけるレーザーパルスの集光照射位置を、カルバノスキャナーを用いて連続的に変化させ、レーザーパルスの集光照射により屈折率変化した部分を形成させてなる光導波路の製造方法。
【請求項８】
前記レーザーパルスの平均出力が０．０１Ｗ〜３０Ｗ、パルス幅が１０フェムト秒〜５００ピコ秒であることを特徴とする請求項７記載の光導波路の製造方法。
【請求項９】
前記レーザーパルスの繰返し周波数が１０ＭＨｚ〜８００ＭＨｚであることを特徴とする請求項７乃至８記載の光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリイミド系樹脂の内部にガルバノスキャナーを用いてレーザーパルスを集光照射し、連続した屈折率変化領域を形成してなる光導波路および光導波路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年急速に普及している光情報通信において重要な役割を担う光部品として、光分岐結合器（光カプラ）、光合分波器、光アイソレータ、光ファイバーアンプ、等があるが、導波路型素子が最も重要視されている。現在のところ最も高性能且つ信頼性の高い受動型光導波路素子はガラス導波路であるが、製造工程に１０００℃以上の高温のプロセスを含むことやリソグラフィ技術が必要であるなど、加工性および大量生産性に課題がある。そこで、より簡易に光導波路を製造する技術として、レーザーパルスをガラス材料内部に集光照射することにより屈折率変化した部分をガラス材料内部に連続して形成させた光導波路が特許文献１に開示されている。しかし、このように簡易に光導波路を製造する技術があったとしても、ガラス材料では、素子としてのフレキシビリティーに欠け、割れ易い等の課題があった。こうした課題に対し、高分子材料を用いた光導波路製造技術が数多く実施されている。
【０００３】
高分子材料には、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂など数多くあるが、中でも高耐熱性、長期信頼性等の優れた性質を備えている点で、ポリイミド系樹脂が光導波路用材料として脚光を浴びている。
【０００４】
高分子材料を用いた光導波路製造技術には、ガラス材料系で適用されているリソグラフィと反応性イオンエッチングを用いる方法をはじめ、インプリント法、フォトブリーチング法などの複数の製造方法が提案されている（非特許文献１）。光導波路はクラッドとコアから形成されるが、従来の製造方法はコアとクラッドを別々に作り分けたり、真空プロセスが必要であり工程数が多く複雑である。
【０００５】
そこで、上述のレーザーパルスを用いて光導波路を製造する技術を高分子材料に適用することが考えられるが、無機材料に適用されていた方法を高分子材料に適用すると、レーザーパルス照射部が焦げたりアブレーションして導波路加工ができない場合があった。
【０００６】
ところで、特許文献２には、ピークパワー強度が１０2Ｗ／ｃｍ2以上１０6Ｗ／ｃｍ2以下であるレーザーパルスを高分子材料の内部に集光照射することによって、集光照射部の屈折率上昇を誘起し、該高分子材料内部に光導波路を作製する製造方法が開示されている。しかし、レーザーパルスを照射しつつ、試料ステージを単純に走査するだけであるため、光導波路コア領域は数ミクロン程度に留まっている（図１参照）。このため、シングルモード導波路しか形成することができず、マルチモード導波路を作製することはできない。様々なコア径を有する光ファイバーとの接続をするためには、光導波路のコア径を調整する必要性があるが、前記方法では対応することができない。また、１０ミクロン以上のコア径が必要になるマルチモード光導波路を製造することはできていない。
【特許文献１】特開平９−３１１２３７号公報
【特許文献２】特開２００２−１４２４６号公報
【非特許文献１】ポリマー光導波路材料・デバイスの最新動向（住ベテクノリサーチ株式会社）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の従来技術の課題を解決すべく、耐熱性・長期信頼性に優れるポリイミド系樹脂の内部に様々なコア径を有する光導波路およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、レーザーパルスの集光照射位置をカルバノスキャナーを用いて連続的に変化させ、レーザーパルスの集光照射により屈折率変化した部分を形成させてなる光導波路およびその製造方法に関する。
【０００９】
即ち、本発明は（１）ポリイミド系樹脂の内部におけるレーザーパルスの集光照射位置を、カルバノスキャナーを用いて連続的に変化させ、レーザーパルスの集光照射により屈折率変化した部分を形成させてなる光導波路であり、（２）前記レーザーパルスの平均出力が０．０１Ｗ〜３０Ｗ、パルス幅が１０フェムト秒〜５００ピコ秒であることを特徴とする光導波路であり、（３）前記レーザーパルスの繰返し周波数が１０ＭＨｚ〜８００ＭＨｚであることを特徴とする光導波路であり、（４）前記ポリイミド系樹脂が、フッ素原子を含有することを特徴とする光導波路であり、（５）前記ポリイミド系樹脂の波長８５０ｎｍにおける伝搬損失が１ｄＢ／ｃｍ以下であることを特徴とする光導波路であり、（６）該光導波路の屈折率変化部分の断面の短軸径が１０μｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする光導波路であり、（７）ポリイミド系樹脂の内部におけるレーザーパルスの集光照射位置を、カルバノスキャナーを用いて連続的に変化させ、レーザーパルスの集光照射により屈折率変化した部分を形成させてなる光導波路の製造方法であり、（８）前記レーザーパルスの平均出力が０．０１Ｗ〜３０Ｗ、パルス幅が１０フェムト秒〜５００ピコ秒であることを特徴とする光導波路の製造方法であり、（９）前記レーザーパルスの繰返し周波数が１０ＭＨｚ〜８００ＭＨｚであることを特徴とする光導波路の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、極めて簡便に、ポリイミド系樹脂の内部に直接光導波路を形成させると同時に、様々なコア系を有する光ファイバーと接続可能なコア径を有する光導波路を製造することができる。またポリイミド系樹脂からなる試料を３次元的に走査することによって、３次元的光導波路も簡便に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の光導波路は、ポリイミド系樹脂の内部に直接レーザーパルスを集光照射することによって、該ポリイミド系樹脂の内部に屈折率の異なる領域を形成させることによって得られる。
【００１２】
本発明によれば、光導波路のコアとクラッドを個別に形成する必要がない。また、ガルバノスキャナーによりレーザーパルスの光軸を連続的に変化させることによって、光導波路のコア径をいろいろな大きさに調整することができる。更には、ポリイミド系樹脂からなる試料を２次元または３次元的に走査することによって、容易に２次元または３次元の光導波路を製造することができる。
【００１３】
通常、レーザーパルスの発振は、種光を発振するオシレーターと該種光を増幅するアンプの両方を使用する。従って、本発明におけるレーザーパルスはオシレーターのみによるオシレーター光であっても良いし、該オシレーター光をアンプによって増幅した増幅光でも良い。アンプを使用した増幅光となったレーザーパルスは、そのピークパワーを大きくすることができるが、レーザーパルスの繰返し周波数は１ＭＨｚ以下となることが多い。従い、レーザーパルスを高速に走査すると、間欠的な加工になり、連続した加工ができなくなってしまうことがある。この場合は、該走査速度を適切に選ぶことによって連続した加工が可能となる。本発明に使用されるレーザーパルスがオシレーター発振のみからなるオシレーター光の場合、その繰り返し周波数が大きいため、光導波路の製造スピードが速くなり、生産効率が向上することから好ましい。
【００１４】
このようなレーザーパルスとしては、該パルス幅が１０フェムト秒以上５００ピコ秒以下、更には１０フェムト秒以上１ピコ秒以下、更には１０フェムト秒以上５００フェムト秒以下であることが好ましい。
【００１５】
５００ピコ秒よりパルス幅が大きい場合にはレーザーパルスの集光照射部の屈折率変化が生じない場合やポリイミド系樹脂からなる試料表面がアブレーションを起こしてしまう場合があり、所望の加工ができない場合がある。
【００１６】
パルス幅が１０フェムト秒未満となるレーザーパルス発生装置は、工業的に利用可能なものは無い。
【００１７】
本発明におけるレーザーパルスの平均出力は０．０１Ｗ以上３０Ｗ未満である。更には、０．０１Ｗ以上１０Ｗ未満であり、より好ましくは０．０１Ｗ以上５Ｗ未満である。レーザーパルスの平均出力が０．０１Ｗ未満だと、集光照射部に所望の屈折率変化は誘起されない場合がある。また、レーザーパルスの平均出力が３０Ｗより大きくなると、ポリイミド系樹脂からなる試料内部でアブレーションが起こってしまう場合がある。
【００１８】
また、オシレーターにより発振されるレーザーパルスを用いる場合のその繰返し周波数は、１０ＭＨｚ〜８００ＭＨｚが好ましい。繰返し周波数が１０ＭＨｚ未満の場合には、光部品用材料である光導波路の作製において、光導波路の形状が安定せず、側壁が不均一になるなど精度が悪化してしまう場合がある。さらに繰り返し周波数が１０ＭＨｚより小さいと走引速度を落とす必要が生じ、生産性が悪化する場合がある。一方で、繰返し周波数が８００ＭＨｚより大きくなると、レーザーパルスの１パルス当りのパワーが小さくなり、屈折率変化を誘起させることができない場合がある。
【００１９】
レーザーパルスの集光照射による集光照射部の屈折率変化率は０．０５％〜３％が好ましく、０．１５％〜２％の変化率がより好ましい。屈折率変化が０．０５％より小さい場合は、レーザーパルス未照射部分との屈折率差が小さ過ぎて光導波路としての特性が機能しない場合がある。屈折率変化率が３％より大きくなると、光導波路の伝搬損失が大きくなったり、光導波路側壁にクラック欠陥が発生して好ましくない場合がある。なお、ここでいう屈折率変化率とは、（レーザーパルス照射部の屈折率÷レーザーパルス未照射部の屈折率−１）×１００で定義される。該定義式で得られた値が正の場合には、照射部の屈折率は上昇したことを意味し、負の場合には屈折率は低下したことを意味する。また、該定義式で得られた値の絶対値が、屈折率上昇または低下の割合を表す。
【００２０】
ガルバノスキャナーを用いると、レーザーパルスの集光照射の位置を連続的に変化させることができる。ガルバノスキャナーとは、１枚または２枚のミラー（金属ミラーであっても誘電体多層膜でも良い）が、それぞれのミラー回転駆動用モーターにより回転するものを意味する。該モーターが駆動するとミラーはそのミラー面の法線ベクトルの向きを変えて動く。ミラーが２枚の場合には、各ミラーがその面の法線ベクトルの向きを連動させながら動くことも可能である。ガルバノスキャナーのミラーに入射し、反射したレーザーパルスはその光軸の向きを変える。ミラーが２枚ある場合には、もう一方のミラーにより更に光軸の向きを変える。こうして光軸が変化したレーザーパルスを対物レンズに入射
し、ポリイミド系樹脂からなる試料内部に集光照射させる（図２を参照）。
【００２１】
１枚のミラーの法線ベクトルの向きを変えることによって、レーザーパルスの集光照射部を直線状に移動させることができる。また、２枚のミラーの法線ベクトルの向き連動して変えることによって、レーザーパルスの集光照射部を２次元的に移動させることができる。
【００２２】
また、２枚のミラーを用いて、レーザーパルスを１次元的に往復運動させながら、ポリイミド系樹脂からなる試料ステージを、該１次元的に往復運動しているベクトルとは異なるベクトルの向きに走査させることで、２次元的な光導波路を製造することができる。
【００２３】
ミラーの法線ベクトルの向きを変える範囲は特に限定されない。
【００２４】
ガルバノスキャナーを構成するミラーは、対物レンズよりもレーザーパルス発振装置側に配置する。ガルバノスキャナーにより光軸を変えられたレーザーパルスが対物レンズに入射するように、ガルバノスキャナーと対物レンズの間にビームエキスパンダーやコリメーター、シリンドリカルレンズなどの光学部品を複数配置しても良い。また、ガルバノスキャナーの手前、即ちレーザーパルス発振装置に近い側に、ビームエキスパンダーやコリメーター、シリンドリカルレンズ等の光学部品を複数配置しても良い。
【００２５】
ガルバノスキャナーにより光軸を変えられたレーザーパルスは、ｆθ（エフシータ）レンズを通過した後にポリイミド系樹脂からなる試料に照射されても良い。
【００２６】
対物レンズやｆθレンズの絞りであるＮ．Ａ．（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ：開口数）は０．１０より大きく、１．５０より小さいことが好ましい。より好ましくは、０．３０〜０．９５である。該対物レンズのＮ．Ａ．を１．５より大きくすることは、油浸レンズを用いても実現できない。該対物レンズのＮ．Ａ．が０．１より小さくなると、レーザーパルス集光照射部に何の変化も生じない。
【００２７】
このように作製された本発明における光導波路のコア径は、１０ミクロン〜３ｍｍである。このように直径の大きいコア径を有する光導波路は、光軸アライメントに有利なマルチモード光ファイバーと光結合することができる点で優れている。
【００２８】
次に本発明に用いるポリイミド系樹脂について説明する。
本発明におけるポリイミド系樹脂とは、酸ニ無水物とジアミン化合物の縮合反応により得られる樹脂である。
【００２９】
本発明に使用されるテトラカルボン酸二無水物成分としては公知のテトラカルボン酸二無水物類を使用することができる。具体的には、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、４，４’−オキシジフタル酸無水物、３，３’，４，４’−ジメチルジフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−テトラフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−フランテトラカルボン酸二無水物、４，４’−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルプロパン二無水物、４，４’−ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ｐ−フェニレンジフタル酸無水物等の芳香族テトラカルボン酸二無水物、２，２‘―ビス―（（３，４−ジカルボキシフェニル）−ヘキサフルオロプロパン二無水物、等が例示される。
【００３０】
一方、ポリイミド系樹脂の製造に用いられる代表的なジアミン成分としては公知のジアミン類を使用することができる。具体的には、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、２，２−ビス（４−アミノフェノキシフェニル）プロパン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）スルフォン、ビス（４−（３−アミノフェノキシ）フェニル）スルフォン、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、２，２−ビス（４−アミノフェノキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、４、４’−ジアミノジフェニルスルフォン、３、３’−ジアミノジフェニルスルフォン、９、９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン、ビスアミノフェノキシケトン、４、４’−（１，４−フェニレンビス（１−メチルエチリデン））ビスアニリン、４、４’−（１，３−フェニレンビス（１−メチルエチリデン））ビスアニリン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノベンズアニリド、３、３’−ジメチル−４、４’−ジアミノビフェニル、３、３’−ジメトキシ−４、４’−ジアミノビフェニル、３，３’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジヒドロキシベンジジン等の芳香族ジアミン、あるいはその他の脂肪族ジアミンが例示される。
【００３１】
ここに記載したテトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分の組み合わせは、本発明の主成分であるポリイミド系樹脂を得るための一具体例を示すものである。これらの組み合わせに限らず用いるテトラカルボン酸二無水物成分、及びジアミン成分の組み合わせおよび使用比率を変えて、本発明のポリイミド系樹脂を調整することが可能である。
【００３２】
以下に本発明に係るポリイミド系樹脂の製造方法について説明する。
【００３３】
本発明のポリイミド系樹脂は公知の製造方法により製造可能である。すなわち、原料である１種または２種以上のテトラカルボン酸二無水物成分、及び１種または２種以上のジアミン成分を実質的に等モル使用、有機極性溶媒中で重合してポリアミド酸重合体溶液を得て、このポリイミド系樹脂の前駆体であるポリアミド酸をイミド化する方法である。このイミド化には、熱キュア法及びケミカルキュア法のいずれかを用いる。
【００３４】
熱キュア法は、脱水閉環剤等を作用させずに加熱だけでイミド化反応を進行させる方法である。具体的には、ガラス板やステンレスベルトなどの支持体上に流延塗布し、自己支持性を持つ程度反応を進行させた後に支持体より引き剥がし、端部をピン、クリップなどの方法で固定してさらに加熱して完全にイミド化することで得られる。
【００３５】
また、ケミカルキュア法は、ポリアミド酸有機溶媒溶液に、無水酢酸等の酸無水物に代表される化学的転化剤（脱水剤）と、イソキノリン、β−ピコリン、ピリジン等の第三級アミン類等に代表される触媒と、を作用させる方法である。脱水剤としてジシクロヘキシルカルボジイミド等のカルボジイミド化合物を用いることも可能である。無論、ケミカルキュア法に熱キュア法を併用してもよく、イミド化の反応条件は、ポリアミド酸の種類、得られる樹脂の形態、熱キュア法、及び／またはケミカルキュア法の選択等により変動し得る。
【００３６】
ポリアミド酸を合成するための好ましい溶媒は、アミド系溶媒すなわちＮ，Ｎ−ジメチルフォルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどであり、Ｎ，Ｎ−ジメチルフォルムアミドが特に好ましく用いられる。
【００３７】
このようにして得られたポリイミド系樹脂は耐熱性の点で好ましく、フッ素を含有している事が光学的特性、吸湿性の点でさらに好ましい。
【００３８】
また、レーザーパルスの集光照射位置の屈折率を増加させるためにオリゴマーおよび／またはモノマーを含有させることが好ましい。屈折率の増加の観点からオリゴマーおよび／またはモノマーがラジカル反応性、イオン反応性であることが好ましく特にはイオン反応性であることが好ましく、オリゴマーおよび／またはモノマーがエポキシ基、オキセタン基、シアン酸エステル基、マレイミド基を持つことが特に好ましい。
【００３９】
前記オリゴマー、モノマーの内、マレイミド基を持つものとして、例えば１，２−ビスマレイミドエタン、１，３−ビスマレイミドベンゼン、１，６−ビスマレイミドヘキサン、１，４−ビスマレイミドベンゼン、２，４−ビスマレイミドトルエン、４，４’−ビスマレイミドジフェニルエーテル、４，４’−ビスマレイミドジフェニルメタン、３，３’−ビスマレイミドジフェニルスルホン、４，４’−ビスマレイミドジフェニルスルホン、４，４’−ビスマレイミドジシクロヘキシルメタン、２，６−ビスマレイミドピリジン、１，３−ビス（マレイミドメチル）シクロヘキサン、３，５’−ビス（４−マレイミドフェニル）ピリジン、１，３−ビス（マレイミドメチル）ベンゼン、１，１−ビス（４−マレイミドフェニル）シクロヘキサン、１，３−ビス（ジクロルマレイミド）ベンゼン、２，２−ビス（４−マレイミドフェニル）プロパン、４，４’−ビスシトラコンイミドジフェニルメタン、１−フェニル−１，１−ビス（４−マレイミドフェニル）エタン、α，α−ビス（４−マレイミドフェニル）トルエン、３，５−ビスマレイミド−１，２，４−トリアゾールがあげられ、これらの水素原子の一部または全部を重水素、フッ素で置き換えたもの、またこれらを反応させオリゴマー化させたものでもよい。
【００４０】
エポキシ基をもつモノマー、オリゴマーとしては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ、ビスフェノールＦ型エポキシ、フェノールノボラック型エポキシ、クレゾールノボラック型エポキシ、グリシジルエーテル型エポキシ、ナフタレン型エポキシ、脂環式エポキシ等の種々のエポキシを用いることができる。屈折率の変化しやすさから脂環式エポキシが好ましい。また、これらの水素原子の一部または全部を重水素、フッ素で置き換えたものが使用できる。
【００４１】
オキセタン基をもつモノマー、オリゴマーとしては例えば３，３−ビス（クロルメチル）オキセタン、３，３−ビス（ヨードメチル）オキセタン、３，３−ビス（メトキシメチル）オキセタン、３−メチル−３−クロルメチルオキセタン、３，３−ビス（フェノキシメチル）オキセタン、３，３−ビス（アセトキシメチル）オキセタン、３，３−ビス（フルオロメチル）オキセタン、３，３−ビス（ブロモメチル）オキセタン、３，３−ジメチルオキセタン、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−｛［（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ］ベンゼン、ジ[１−エチル（３−オキセタニル）] メチルエーテル、３−エチル−３−（２−エチルヘキシロキシメチル）オキセタン、３−エチル−３−｛［３−（トリエトキシシリル）プロポキシ］メチル｝オキセタン、オキセタニルシルセスキオキサン、フェノールノボラックオキセタン等がある。これらの水素原子の一部または全部を重水素、フッ素で置き換えたもの、またこれらを反応させオリゴマー化させたものでもよい。
【００４２】
シアン酸エステル基をもつモノマー、オリゴマーとしては、例えば１，３−又は１，４−ジシアノベンゼン、２−テトラブチル−１，４−ジシアノベンゼン、２，４−ジメチル−１，３−ジシアノベンゼン、２，５−ジ−テトラブチル−１，４−ジシアノベンゼン、４−クロロ−１，３−ジシアノベンゼン、１，３，５−トリシアノベンゼン、２，２’−又は４，４’−ジシアノビフェニル、３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ジシアノビフェニル１，３−、１，４−、１，５−、１，６−、１，８−、２，６−又は２，７−ジシアナトナフタレン、１，３，６−トリシアナトナフタレン、４，４’−ジシアナトジフェニルメタン、ビス（３−メチル−４−シアナトフェニル）メタン、ビス（３，５−ジメチル−４−シアナトフェニル）メタン、ビス（３，５−ジブロモ−４−シアナトフェニルメタン、ビス（３，５−ジクロロ−４−シアナトフェニル）メタン、ビス（４−シアナトフェニル）エタン、２，２−ビス（４−シアナトフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジメチル−４−シアナトフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−メチル−４−シアナトフェニル）プロパン、４，４’−ジシアナトジフェニルチオエーテル、２，２−ビス（４−シアナトフェニル）パーフルオロプロパン、１，１−ビス（４−シアナトフェニル）エタン、２，２−ビス（３，５−ジクロロ−４−シアナトフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジブロモ−４−シアナトフェニル）プロパン、ビス（４−シアントフェニル）ケトン、ビス（４−シアントフェニル）スルホン、トリス（４−シアナトフェニル）ホスファイトおよびトリス（４−シアントフェニル）ホスフェートなどおよびこれらの水素原子の一部またはすべてをフッ素原子または重水素化したものがある。またこれらのモノマーを反応させたオリゴマーを使用しても良い。
【００４３】
また、高分子鎖にラジカル反応性基やイオン反応性基を導入しても良い。この基としてはエポキシ基、オキセタン基、シアン酸エステル基、マレイミド基から選択される少なくとも一種以上の官能基が好ましい。反応性基の導入方法は、反応性基を持つモノマーを重合したりするとよい。
【００４４】
材料となる高分子のガラス点移転温度（Ｔｇ）は１２０℃以上が好ましく、１５０℃以上がより好ましい。Ｔｇが１２０℃より低い場合はアブレーションがおこりやすく光導波路を形成しにくい場合がある。また、長期の安定性に欠ける場合がある。
【００４５】
材料となるポリイミド系樹脂は波長８５０ｎｍでの伝搬損失が１ｄＢ／ｃｍ以下である事が好ましい。１ｄＢ／ｃｍより大きい場合、光導波路として損失が大きくて実用に耐えない場合があり、またレーザーパルスのピーク波長近傍に光吸収があると、アブレーションが起こりやすくなる点から好ましくない。
【００４６】
また、レーザーパルスを照射後、ポリイミド系樹脂を加熱しても良い。加熱することにより光導波路が消えることもなく、耐熱安定性が向上し好ましい。コアとクラッドの屈折率差が増す場合もあり好ましい。
【００４７】
加熱する温度は通常添加したモノマー、オリゴマーが硬化する温度で１００℃〜２５０℃である。モノマー、オリゴマーが硬化する温度は例えばＤＳＣ（示差走査熱量測定）にて発熱反応を始める温度で確認することができる。熱分析にて窒素、ヘリウム等の不活性ガス下か真空中でおこなうのが、光導波路の伝搬損失を少なくする点で好ましい。
【００４８】
またポリイミド系樹脂からなる試料厚みは３０μｍ以上、さらには５０μｍ以上、さらには１００μｍ以上が好ましい。３０μｍより小さい場合表面でのアブレーションがおこりやすく好ましくない。
【００４９】
また本発明の光導波路は基板上に積層されている事も好ましい。用いる基板は板上、フィルム状などを問わない。材料はシリコンウエハー、金属基板、セラミック基板、高分子基板、ガラス基板等である。高分子基板の材質はポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリケトン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、フッ素樹脂、ポリアリレート樹脂、液晶ポリマー樹脂、エポキシ樹脂、シアナート樹脂等が挙げられる。耐熱性の点や光導波路材料との接着性、線膨張係数が近いなどの点からポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シアナート樹脂が好ましい。また基板上に電気配線をすることも可能で、光導波路と電気配線が一つの積層板上に配置される光電気混合基板として使用することは好ましい。
【００５０】
光導波路と基板は直接接着剤を介さないで積層することも可能であるし、接着剤を介して積層することも可能である。接着剤を使用する場合、熱可塑性ポリイミドを使用することが耐熱性、接着性の点で好ましい。特に光導波路部材や基板材料にポリイミドを使用する場合、接着性が良好で線膨張係数の差が小さいため反りが少ない等で好ましい。熱可塑性ポリイミドは例えば特開２００２−３２２２７６号公報や特開２０００−２５６５３６号公報、特開２０００−１０９６４５号公報などに開示されているものが接着性の点で特に好ましい。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更実施可能である。
【００５２】
（実施例１）
＜ポリイミドＩの製造＞
ポリイミド系樹脂の原料には、酸ニ無水物には、ピロメリット酸ニ無水物（以下、ＰＭＤＡ）、及び４，４'−ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物（以下、６ＦＤＡ）を用い、ジアミンには、２，２‘−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル（以下、ＴＦＤＢ）を用いた。
【００５３】
窒素雰囲気下の容器中でＴＦＤＢ（３．２０ｇ、１０ｍｍｏｌ）をジメチルホルムアミド（３６．９ｇ）に溶解した後、６ＦＤＡ（２．２２ｇ、５．０ｍｍｏｌ）とＰＭＤＡ（１．０９ｇ、５．０ｍｍｏｌ）を加え容器を氷冷しながら１時間撹拌した後、室温で３時間攪拌して、ポリアミド酸Ｉ（固形分１５重量％）を得た。この溶液にβ−ピコリン０．９３ｇ（１０ｍｍｏｌ）と無水酢酸６．１３ｇ（６０ｍｏｌ）を加えよく撹拌した後、溶液を１００℃に保ちさらに４時間撹拌した。この溶液をイソプロパノールに展開し、白色の固体をえた。該白色の固体を６０℃、２４時間の真空乾燥をおこないポリイミドＩを得た。
【００５４】
ポリイミドＩ１００重量部に対してビスマレイミド化合物（ＢＭＩ−１０００、大和化工工業製）５０重量部を添加したものからなるフィルム（厚み２５０μm）を用いた。
【００５５】
ポリイミドＩを２ｇとＢＭＩ−１０００を１ｇをジメチルホルムアミド２７ｇに溶解させて
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、溶液を得た。該溶液をガラス基板上に５００ミクロン厚みになるようにキャスト法により塗布し、８０℃、真空で３０分間乾燥させることによりフィルムを得た。
＜光導波路の製造＞
図２に示すように、対物レンズ４０倍（絞り０．７５）で集光照射した先でのレーザー走査範囲が２００μｍになるように２枚のガルバノミラーの振り角を定めた。ビーム走査速度は導波路幅方向に４ｍｍ／秒で往復運動を繰り返し、上記で得られたフィルムを乗せているステージを導波路長手方向に４０μｍ／秒の速さで走査させることによって、幅２００μｍ、深さ方向８０μｍの矩形の断面形状を有する光導波路コアが得られた。該導波路を含むフィルムを２００℃真空で２時間加熱処理した。導波路長手方向の屈折率変化率は一様であり、該コアの屈折率変化率は１．２％（測定波長６７８ｎｍ）であった。
【００５６】
（比較例１）
実施例１のフィルムに代えて、シリカガラスを用いて、実施例１と同様の方法で光導波路の製造を行ったところ、得られた光導波路の屈折率変化率は０％（測定波長６７８ｎｍ）であり、光導波路としての機能は有していないことがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明にかかる光導波路の製造方法は、耐熱性・長期信頼性に優れるポリイミド系樹脂の内部に様々なコア径を有する光導波路を提供することが可能であり、マルチモード導波路等の光情報通信において重要な役割を担う光部品の製造分野に応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】従来法によるレーザーパルス照射の模式図
【図２】本発明におけるレーザーパルス照射の模式図
【符号の説明】
【００５９】
１    パルスレーザー
２    対物レンズ
３    母材
４    加工部
５    試料台
６    ガルバノミラー
【図１】
2007033886.tif 000002
【図２】
2007033886.tif 000003